Мы уже подчеркивали, насколько обширны структуры эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи в секреторных клетках. В основе этих структур лежат мембраны из липидных бислоев, сходные по строению с мембраной клетки. Стенки мембран содержат ферменты, которые катализируют синтез многих веществ, необходимых клетке.
Большая часть синтетических процессов происходит в эндоплазматическом ретикулуме. Сформированные здесь вещества направляются в аппарат Гольджи, где они перед выходом в цитоплазму подвергаются дальнейшей обработке. Вначале следует остановиться на веществах, которые синтезируются в отдельных областях ретикулума и аппарата Гольджи.
Синтез белков на шероховатом эндоплазматическом ретикулуме. На наружной поверхности шероховатого эндоплазматического ретикулума содержится большое количество прикрепленных к нему рибосом; на них происходит синтез белка, незначительное количество которого попадает в цитозоль, а основная часть — в просвет трубочек и пузырьков ретикулума, т.е. в эндоплазматический матрикс.
Синтез липидов в гладком эндоплазматическом ретикулуме. Эндоплазматический ретикулум способен к синтезу липидов, особенно фосфолипидов и холестерола. Они быстро растворяются в мембранном бислое, что способствует дальнейшему разрастанию структур ретикулума, в основном гладкого.
Небольшие пузырьки, называемые транспортными, или ЭР-вакуолямиу постоянно отделяются от мембран гладкого ретикулума, предотвращая таким образом его избыточный рост. Большая часть этих транспортных вакуолей затем быстро направляется в аппарат Гольджи.
Другие функции эндоплазматического ретикулума. Эндоплазматический ретикулум, особенно гладкий, обладает и другими важными функциями.
1. Обеспечение ферментами, расщепляющими гликоген при необходимости получения из него энергии.
2. Обеспечение большим количеством ферментов, способных нейтрализовать вредные для клетки вещества, например лекарственные препараты. Способы обезвреживания включают коагуляцию, окисление, гидролиз, соединение с глюкуроновой кислотой и т.п.
Синтез в эндоплазматическом ретикулуме
Важной функцией аппарата Гольджи является дополнительная обработка веществ, синтезированных в эндоплазматическом ретикулуме. Аппарат Гольджи также способен к синтезу некоторых углеводов, которые не могут синтезироваться в ретикулуме, особенно полисахаридов, соединенных с молекулой белка. Наиболее важными из них являются гиалуроновая кислота и хондроитинсульфат.
Эти вещества имеют очень важное значение: (1) являются основными компонентами протео-гликанов, содержащихся в слизи и других секретах экзокринных желез; (2) входят в состав межклеточного вещества, которое заполняет пространство между клетками и коллагеновыми волокнами; (3) являются главными компонентами органического матрикса хрящей и костей.
Переработка веществ эндоплазматического ретикулума в аппарате Гольджи. Образование секреторных пузырьков.
Образующиеся в эндоплазматическом ретикулуме вещества, особенно белки, переносятся по его канальцам в направлении гладкого отдела ретикулума, который непосредственно примыкает к аппарату Гольджи. С помощью мелких транспортных вакуолей, постоянно образующихся путем отщепления мембран гладкого ретикулума, эти вещества (белки и другие продукты) переносятся в самые глубокие слои аппарата Гольджи.
Транспортные вакуоли немедленно сливаются и опорожняются в просвет пузырьков аппарата Гольджи. Здесь к веществам присоединяются углеводные цепочки. Важной функцией аппарата Гольджи является также концентрация молекул секрета. Этот процесс начинается с самых глубоких слоев аппарата Гольджи, поэтому концентрация секрета по мере продвижения к поверхностным слоям все возрастает. В итоге и мелкие, и крупные пузырьки с концентрированным содержимым отрываются от мембран и распространяются по всей толще клетки.
Получить представление о затратах времени на выполнение данных процессов можно из следующего примера: если поместить железистую клетку в раствор, содержащий меченые изотопами аминокислоты, то новосинтезированные белки можно будет определить в эндоплазматическом ретикулуме уже через 3-5 мин. В течение 20 мин эти белки появятся уже в аппарате Гольджи, а через 1-2 ч — будут обнаружены в виде секрета на поверхности клеток.
Читайте также: Как назвать растения для изготовления тканей
Синтез белков, липидов и образование клеточных пузырьков с помощью эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи.
Типы везикул, формируемых аппаратом Гольджи: секреторные пузырьки и лизосомы. В клетке с высокой секреторной активностью аппарат Гольджи производит преимущественно секреторные пузырьки, содержащие белковый секрет, который выделяется через мембрану наружу. Эти пузырьки вначале путем диффузии достигают наружной мембраны, затем сливаются с ней, опорожняя содержимое наружу с помощью процесса, называемого экзоцитозом. В большинстве случаев экзоцитоз начинается с поступления в клетку ионов кальция. Кальций, взаимодействуя с мембраной пузырька посредством пока неизвестного механизма, приводит к их слиянию с мембраной клетки и экзоцитозу с образованием «окна» в мембране и изгнанием содержимого наружу.
Некоторые пузырьки, однако, предназначены для использования в клетке.
Использование внутриклеточных пузырьков для восполнения мембранных структур клетки. Некоторые пузырьки, образовавшиеся из мембраны аппарата Гольджи, сливаются с мембраной клетки или внутриклеточных структур, включая митохондрии или ретикулум, и постоянно пополняют убывающий запас мембран путем увеличения их площади. Потеря мембран обычно происходит при формировании фагоцитарных или пиноцитозных пузырьков.
В заключение отметим, что мембранная система клетки, состоящая из эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи, характеризуется высоким уровнем обменных процессов и участвует как в образовании новых внутриклеточных структур, так и в продукции веществ, подлежащих секреции.
Задания части 2 ЕГЭ по теме «Одномембранные органоиды»
1. Известно, что аппарат Гольджи особенно хорошо развит в железистых клетках (надпочечников, слюнных желез, поджелудочной железы). Объясните этот факт, используя знания о функциях этого органоида в клетке.
Аппарат Гольджи формирует пузырьки, в которых вещества доносятся до плазматической мембраны и выбрасываются из клетки путем экзоцитоза. Поэтому клетки, которые секретируют (выводят из клетки) вещества, в частности, клетки желёз, содержат хорошо развитый аппарат Гольджи.
2. Где и каким образом образуется лизосома, во что она превращается.
Лизосома образуется в аппарате Гольджи, когда от него отшнуровывается пузырек с пищеварительным ферментом. После слияния лизосомы с фагоцитозным пузырьком образуется пищеварительная вакуоль, в которой происходит переваривание пищи.
3. Какую роль играет центральная вакуоль в растительной клетке?
1) За счет накопления воды в вакуоли растительная клетка растет (растягивается).
2) Внутри центральной вакуоли накапливаются вещества.
3) Пигменты, содержащиеся в клеточном соке, могут придавать окраску клетке.
4. Каким образом строение ЭПС связано с ее функциями?
1) ЭПС состоит из множества мембранных полостей, поэтому там могут запасаться вещества.
2) ЭПС распространена по всей клетке, поэтому по ЭПС могут передвигаться вещества.
3) Гранулярная ЭПС содержит рибосомы, поэтому может участвовать в синтезе белка.
5. Рассмотрите предложенную схему классификации мембранных органоидов клетки. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.
6. Рассмотрите предложенную схему классификации мембранных органоидов клетки. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.
7. В аппарате Гольджи различают два полюса. Один обращён к эндоплазматической сети, другой к цитоплазматической мембране. Как такое положение связано с функциями органоида? Для каких клеток это может быть наиболее характерно?
1) Аппарат Гольджи накапливает белки, синтезируемые на эндоплазматической сети.
2) Эти белки транспортируются из клетки через плазматическую мембрану.
3) Это характерно для секретирующих клеток.
8. Какой клеточный органоид изображён на рисунке? В клетках нервной или гладкой мышечной ткани лучше развит этот органоид? Ответ поясните, исходя из функции этого органоида.
Читайте также: Костюм из ткани в розницу
1) на рисунке изображён аппарат Гольджи;
2) аппарат Гольджи лучше развит в нервной ткани;
3) аппарат выполняет секреторную функцию (упаковывает и выносит вещества из клетки);
4) в нервной ткани передача нервного импульса от клетки к клетке (через синапс) происходит с помощью нейромедиаторов, которые секретирует аппарат Гольджи
9. На электронных микрофотографиях временных тканей зародыша в их клетках наблюдают множество лизосом. Объясните это явление, используя знания о функциях лизосом.
1) лизосомы участвуют во внутриклеточном переваривании (автолиз);
2) временные ткани зародыша разрушаются за счёт активного функционирования лизосом
Особенности и специфика комплекса Гольджи: строение, расположение, образование, функции
Особенности и специфика комплекса Гольджи
Строение комплекса Гольджи
Комплекс Гольджи (сокращенно КГ) по-другому еще называют внутренним сетчатым аппаратом.
КГ — это особая часть метаболической системы цитоплазмы, которая принимает непосредственное участие в процессе выделения и формирования мембранных структур клетки.
Если посмотреть на строение аппарата Гольджи в оптический микроскоп, то можно увидеть, что Гольджи представляет собой сетку или палочкообразные тельца, изогнутые и лежащие вокруг ядра.
Если рассмотреть строение комплекса Гольджи под электронным микроскопом, то обнаружится, что органелла представляет собой 3 вида образований:
- Сплющенные дискообразные цистерны в виде многоярусной системы, которые плотно располагаются пучками на расстоянии от 14 до 25 нм с внутренним пространством от 5 до 20 нм. Обычно в одном комплексе находится 5-6 мешочков.
- Система трубочек. Их диаметр — от 20 до 50 нм.
- Система пузырьков. Размеры мелких пузырьков или везикул — 20-30 нм, а больших — до 2000 нм.
Все компоненты строения аппарата Гольджи образуются с помощью гладких мембран.
В некоторых случаях строение комплекса Гольджи связано с зернисто-сетчатой структурой. Располагаются такие варианты непосредственно у ядра и имеют вид колпачка.
Неотъемлемый структурный элемент КГ — диктиосомы.
Диктиосома — это система плоских мембранных мешочков, которые расположены стопками по 5-8 штук.
Во всех клетках растений и животных есть аппарат Гольджи.
Отличительная характеристика аппарата Гольджи — это значительное развитие в секреторных клетках. Лучше всего его видно в нервных клетках.
Матрикс содержит специфические ферменты и заполняет внутреннее межмембранное пространство.
У аппарата Гольджи есть 2 зоны:
- Зона формирования. При помощи везикул сюда доставляется материал, синтезируемый в эндоплазматической сети.
- Зона созревания. Здесь происходит формирование секрета и секреторных мешочков. Накопление секрета происходит на терминальных участках КГ: отсюда отпачковываются секреторные везикулы. Обычно секрет переносится этими везикулами за пределы клетки.
Где находится аппарат Гольджи
Локализация зависит от типа клеток: в аполярных клетках (к примеру, в нервных) КГ размещается вокруг ядра, в секреторных — между ядром и апикальным полюсом.
Выделяют 2 поверхности КГ:
- Формировательная цис-поверхность. Ее еще называют незрелой или регенеративной. Цис в переводе с латинского обозначает «с этой стороны». Выпуклая формировательная поверхность обращена в сторону ядра, прилегает к гранулярной эндоплазматической сети и состоит из мелких круглых пузырьков — их называются промежуточными.
- Функциональную транс-поверхность. Это так называемая зрелая поверхность. С латинского транс переводится как «через», «за». Вогнутая зрелая поверхность смотрит на вершину клетки или апикальный полюс. Она оканчивается большими пузырьками.
Образование комплекса Гольджи
К комплексу Гольджи прилегает гранулярная эндоплазматическая сеть, которая отвечает за синтез мембран аппарата.
Можно ли говорить о том, что комплекс Гольджи — это часть ЭПС? Участки ЭПС, находящиеся по-соседству с КГ, теряют рибосомы, также от них отпачковываются мелкие транспортные или промежуточные везикулы. Далее происходит их перемещение к формировательной поверхности столбика Гольджи и слияние с первым ее мешочком.
Читайте также: Где в матке ткань
Противоположная зрелая поверхность КГ размещает мешочек неправильной формы. Расширение этого мешочка — просекреторные гранулы или конденсирующие вакуоли — постоянно отпачковываются: происходит образование секреторных пузырьков (секреторных гранул) внутри.
Таким образом, пополнение мешочков формировательной поверхности происходит благодаря эндоплазматической сетке по мере того, как используются мембраны зрелой поверхности комплекса на секреторные везикулы.
Функции аппарата Гольджи
Какие функции выполняет комплекс Гольджи?
Главная функция комплекса Гольджи — выводить вещества, синтезированные клеткой. Транспортировка этих веществ осуществляется по клеткам эндоплазматической сети. В результате они скапливаются в пузырьках сетчатого аппарата. Далее происходит выведение их во вне или использование в процессах жизнедеятельности (клеткой).
Еще одна функция аппарата Гольджи заключается в том, что в нем собираются некоторые вещества (красители, к примеру), поступающие в клетку из вне, которые должны быть из апарата Гольджи выведены.
Какие функции выполняет комплекс Гольджи в растительных и животных клетках? В клетках животных полисахариды синтезируются. В КГ содержатся ферменты синтеза полисахаридов и непосредственно полисахаридный материал, используемый в построении целлюлозной оболочки клетки.
Функция аппарата Гольджи заключается и в том, что он осуществляет синтез химических веществ, образующих клеточную мембрану.
Если обобщить, то можно выделить следующие функции комплекса Гольджи:
- накопление и модификация макромолекул, синтез которых произошел в эндоплазматической сети;
- формирование сложных секретов и секреторных везикул. Эта функция комплекса Гольджи осуществляется за счет конденсации секреторного продукта;
- синтез и модификация углеводов и гликопротеидов. Здесь аппарат Гольджи — это средство образования слизи и гликокаликса;
- модификация белков. Эта функция комплекса Гольджи заключается в добавлении к полипептиду различных химических образований (фосфатных, карбоксильных — получается фосфориллирование и карбоксилирование соответственно), расщеплении полипептидов и формировании сложных белков вроде липопротеидов, гликопротеидов и мукопротеидов;
- комплекс Гольджи — это средство формирования и обновления цитоплазматической мембраны и прочих мембранных образований. Происходит этот процесс в результате образования мембранных везикул, сливающихся после с клеточной мембраной;
- образование лизосом и зернистости в лейкоцитах, отличающейся специфичностью;
- образование пероксисом. Без упоминания этой функции также невозможно понимание того, что такое аппарат Гольджи.
Строение и функции аппарата Гольджи делают его главным регулятором движения макромолекул в клетке: он объединяет их в транспортные везикулы с дальнейшим распределением по клетке и за ее пределы.
Грануляторная эндоплазматическая сеть является источником белкового и отчасти углеводного содержимого КГ (в этой сетке это содержимое синтезируется). Образование основной части углеводного компонента связано с мешочками комплекса и происходит при помощи ферментов гликозилтрансфераз (они находятся в мембранных мешочках).
КГ — место окончательного формирования клеточных секретов, в которых содержатся гликопротеиды и гликозаминогликаны. Здесь же происходит созревание секреторных гранул, трансформирующихся в пузырьки. Эти пузырьки перемещаются к плазмалемме.
Последний этап секреции заключается в выталкивании сформированных (зрелых) везикул за границы клетки. Секреторные включения выводятся из клетки, когда мембраны пузырька монтируются в плазмалемму, а секреторные продукты выделяются за пределы клетки. По мере того как секреторные пузырьки перемещаются к апикальному полюсу, клетки мембраны утолщаются и достигают толщины плазмалеммы 7-10 нм (начальная толщина составляет 5-7 нм).
Между активностью клетки и размерами КГ есть прямая зависимость: больше столбиков КГ — у секреторных клеток, меньше — у несекреторных.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом